ИТО-2005 / Пленарные доклады : устное выступление и публикация 

БАЗОВЫЕ ТЕРМИНЫ КУРСА ИНФОРМАТИКИ

Фридланд Александр Яковлевич

Тульский государственный педагогический университет

Предложен подход к информации как сущности, состоящей из двух компонентов: смысла, генерируемого человеком и не отторгаемого от него; и данных, отторгаемых от человека в разных формах. Такой подход приводит к представлению информационного процесса и всех производных базовых понятий (информационные системы, ресурсы, технологии, культура и общество) в виде совокупности интеллектуальной (творческой) и информатической (формальной) составляющих.

обсудить на форуме задать вопрос автору

В настоящее время под информацией понимаются совершенно разные явления (сущности), от «последовательности битов и байтов» [1, с.69] (технический подход), до «информация – смысловой аспект сообщения» [2, с.14] и «знания – это воспринятая, осознанная и ставшая личностно значимой информация» [3, с.100] (гуманитарный подход). Глубокий анализ сущности информации сделан академиком Н.А. Кузнецовым [4]. Существует также точка зрения, что информация есть свойство любой материи, а не только высокоорганизованной (живой) материи, что приводит к необходимости сторонников этой точки зрения вводить понятия «физической» и «идеальной» информации [5].

Столь значительное разнообразие подходов к явлению информации не только усложняет методику преподавания информатики, но и отрицательно сказывается на формировании современного научного мировоззрения школьников и студентов, а, следовательно, и всего населения страны.

Современная информатика в основном базируется на техническом подходе к информации.

В докладе рассматривается система базовых понятий информатики на основе интеграции технического и гуманитарного подхода к явлению «информация».

Термин «информация» ввели в современное научное обращение Н. Винер и К. Шеннон в середине прошлого века, при этом не дали ему точного определения. Они дали точное математическое определение термину «количество информации», что легло в основу математической теории информации, которое к информатике имеет косвенное отношение. В этом случае явление, которое соответствует этому понятию, – умозрительное построение, определяющее меру на пространстве случайных событий.

Все возможные представления о сущности информации вписываются в известную схему К. Шеннона, описанную в статье «Математическая теория связи» [6, с. 243 – 332]: источник информации {® сообщение ® передатчик ® канал связи ® приемник ® сообщение ®} адресат информации (обратите внимание на фигурные скобки, которых не было в схеме Шеннона). При рассмотрении этой схемы возникают следующие вопросы: 1. Что/кто может быть источником и адресатом информации? 2. Что передается в этой схеме связи? На эти вопросы К. Шеннон отвечает следующим образом: «Основная задача связи состоит в точном или приближенном воспроизведении в некотором месте сообщения, выбранного для передачи в другом месте. Часто сообщения имеют значения, т. е. относятся к некоторой системе, имеющей определенную физическую или умозрительную сущность, или находятся в соответствии с некоторой системой. Эти семантические аспекты связи не имеют отношения к технической стороне вопроса (все выделения полужирным шрифтом в цитатах мои, если не оговорено иное – А.Ф.). Существенно лишь то, что посылаемое сообщение является сообщением, выбранным из некоторого множества возможных сообщений» [6, с. 243 – 244].

Предлагаемый подход к явлению «информация» основывается на пяти принципиальных положениях.

Первое положение. Как явление, информация существует со времени появления человека, и до середины прошлого века не обозначалось специальным термином. Люди обходились без термина «информация», как, например, это делали А.С. Пушкин, Л.Н. Толстой в своих произведениях, используя слова «сведения», «наблюдения», «записка» и др. Точно так же, как можно было бы сегодня обойтись без слова «метро» для описания всем известного транспортного средства. Сегодня обходиться без терминов «информация», «метро» не целесообразно, при этом необходимо четко понимать что информация – это интегрированное понятие, с одной стороны это смысл, отображающий семантику чего-либо, а с другой, – это данные, с помощью которых передается смысл. В Словаре под редакцией А.П. Ершова дается следующее определение: «Данные в информатике – факты или идеи, выраженные средствами формальной системы, обеспечивающей возможности их хранения, обработки или передачи. Такую формальную систему называют я з ы к о м п р е д с т а в л е н и я данных; синтаксис этого языка – способом п р е д с т а в л е н и я и н ф о р м а ц и и; его семантику или прагматику – и н ф о р м а ц и е й. Указанное соотношение терминов «данные» и «информация» рекомендовано большинством терминологических справочников, но на практике они обычно трактуются как синонимы; да и сама информатика занимается не столько информацией, сколько данными» [7, с.816]. Первое, что предлагается сделать, это отказаться от синонимичности «данных» и «информации», а информацию разделить на две составляющие: данные и смысл, и т.к. смысл играет основную роль в этой паре, то именно его называть информацией.

Второе положение. Целесообразно признать, что смысл образуется только у живого существа. Если учесть, что информатика относится к наукам об искусственном (Г. Саймон), и занимается разработкой систем для человека, то интерес, в данном случае, представляет только интеллект человека. Поэтому, общепринятые определения типа: «Информация: Сведения, воспринимаемые человеком и (или) специальным устройством как отражение фактов материального или духовного мира в процессе коммуникации» [8], содержат противоречие поскольку сведения не могут восприниматься устройством, даже специальным.

Третье положение. Смысл (информацию) нельзя передать так, как передаются предметы. Существует четыре процесса, которые в совокупности и составляют явление, называемое в обыденной жизни «передачей информации». Первый процесс заключается в том, что у человека (источника), имеющего некоторую информацию появляется необходимость, чтобы другой человек (адресат) его понял, т.е. чтобы у адресата образовался смысл эквивалентный смыслу у источника. Этот процесс мыслительный, внутренний, не отторгаемый от человека. Второй процесс заключается в формулировании того, что человек хотел передать, в виде предложений на соответствующем языке. Это формулирование не однозначно. Результатом второго процесса являются предложения (данные), отторгнутые от человека. Третий процесс заключается в перемещении в пространстве и времени данных по соответствующим каналам связи. Четвертый процесс заключается в получении данных адресатом и инициировании мыслительного процесса, результатом которого является смысл. Для формирования смысла у адресата эквивалентного смыслу у источника необходимо, но недостаточно получение данных. В общем случае смысл у источника не эквивалентен смыслу у адресата. Если адресатом является устройство, это не означает, что устройство «понимает», чего от него хотят, а означает, что идет обмен данными с разработчиком, изготовителем этого устройства, но со значительным смещением во времени и пространстве.

Четвертое положение. Данные не имеют смысла. Смысл появляется только тогда, когда данные попадают к человеку. Вопрос принципиальный. Имеет ли некое слово смысл, значение? Только человек вкладывает в каждое слово смысл. В одно и тоже слово можно вложить разные значения. Для того чтобы другой человек понял это слово, необходимо заранее договориться о его значении, надо знать язык. Не проще ли считать, что слово не имеет смысла. Смысл появляется и существует только в совокупности «человек – слово», или точнее «интеллект – данные». Отдельно данные существуют как некая реальность, не имеющая смысла, значения. Наше представление вписывается в рассуждения известного философа М. Мамардашвили: «книга читается и существует только тогда, когда ее читают. Другого существования она не имеет. Симфония существует только тогда, когда она исполняется» [9, с.151].

Алгоритм – это полностью формализованный смысл, его можно передать, только с автоматом его реализующим.

Пятое положение. В настоящее время открыто четыре вида взаимодействия любых объектов, это так называемые фундаментальные (физические) взаимодействия: слабое, сильное, электромагнитное, гравитационное взаимодействия. Все остальные взаимодействия объектов (людей в том числе) имеют в своей основе перечисленные взаимодействия. Что происходит в аппарате мышления человека при интеллектуальных действиях, пока науке неизвестно. Очевидно лишь, что в основе всех интеллектуальных действий (получении данных, их интерпретации, освоении новых понятий и пр.) лежат материальные физические и химические процессы.

Учитывая все приведенные положения можно дать следующее определение информации: Информация – это понимание (смысл, представление, интерпретация) возникающее в аппарате мышления человека, в результате получения им данных, взаимоувязанное с предшествующими знаниями и понятиями [10].

Под данными предлагается понимать результат физического процесса (оформленный в некотором доступном виде, например, слов в формальном алфавите, электрических сигналов), получаемый, передаваемый, обрабатываемый либо человеком, либо устройством. При этом необходимо помнить, что человек принимает и обрабатывает данные с помощью органов чувств, а устройство реализует прием, передачу и обработку данных с помощью алгоритма, придуманного человеком.

Теперь можно знания представить в виде упорядоченной, согласованной, доказываемой в некоторой системе понятий информации.

Известно, что понятие информации более четко проявляется в информационных процессах, основой которых является информационное взаимодействие, представляющее собой взаимодействие между людьми посредством передачи между ними данных, в результате которого происходят изменения в ощущениях, мнениях, представлениях, знаниях (в психологических терминах – в ментальном опыте).

Информационное взаимодействие, при таком его определении, невозможно в технических системах, что отличает наш подход от подхода в работе [4].

Физическое взаимодействие является необходимым, но не достаточным для информационного взаимодействия.

В результате можно говорить об информационном процессе как о процессе, при котором информация (смысл, знание), существующая в аппарате мышления источника, должна с помощью данных, посылаемых адресату, инициализировать в аппарате мышления адресата соответствующую информацию, наиболее адекватную информации у источника (рис. 1). Под аппаратом мышления человека понимается часть его нервной системы, в которой протекает мышление.

Источник и адресат – это люди, участвующие в информационном процессе, один из этих элементов может отсутствовать. В аппаратах мышления людей происходят интеллектуальные процессы.

Следовательно, под интеллектуальными процессами будем понимать два симметричных процесса, происходящих в аппарате мышления человека: первый процесс происходит у человека, стремящегося донести информацию, имеющуюся у него, неважно в какой форме и кому, в связи с этим происходит формирование цели сообщения, смысла сообщения, формы сообщения, превращение сообщения в данные (отчуждение своего смысла); второй процесс происходит у человека, получающего данные и стремящегося понять смысл сообщения, соотнести смысл с той информацией, которая у него имеется (приватизация чужого смысла).

Возникает вопрос, что происходит между двумя устройствами, между которыми установлена связь, или что происходит в автомате, или компьютере? В этих случаях целесообразно говорить об информатических процессах (прилагательное от термина «информатика», по-видимому, введено М.П. Лапчиком), заранее предусмотренных и формализованных человеком. Термин информатические процессы введен по аналогии с физическими процессами, которыми занимается физика; химическими процессами, которыми занимается химия и т. п.; так как есть наука информатика, то она занимается изучением и разработкой информатических процессов.

Процессы приема, хранения, обработки и передачи данных будем называть информатическими процессами. И если вернуться к схеме Шеннона, описанной выше, то видно, все находящееся внутри фигурных скобок относится к информатическим процессам, вне их – к интеллектуальным процессам.

Говоря о любом процессе важно выяснить его природу: естественным или искусственным является этот процесс. Информационный процесс, по нашему мнению является искусственным процессом, потому что выполняется при полном участии и под контролем человека.

Для нормального функционирования информационного процесса необходимо построение информационной системы, в которой протекает процесс (рис.2). Для работы информационной системы требуется использование соответствующих ресурсов, в том числе информационных ресурсов. Использование информационных ресурсов требует информационных технологий. Качество информационных технологий зависит от информационной культуры. Культура определяет общество, в котором мы живем. Если мы говорим об информационном обществе, то оно определяется информационной культурой. Это и есть базовые понятия.

На рис.2 следует обратить внимание на то, что стрелка от «информационной культуры» к «информационной технологии» направлена в противоположную сторону, т. к. интеллектуальная культура определяет качество технологии, хотя имеется и противоположная тенденция, при которой технология существенно влияет на информатическую культуру.

Разделение информационного процесса на интеллектуальную и информатическую составляющие приводит к необходимости уточнения каждого из базовых понятий за счет выделения в них этих составляющих (рис. 2).

Можно утверждать, что современный «обязательный минимум содержания основных образовательных программ» основан на техническом (технологическом) подходе, в котором информация есть синоним данных (правый блок, выделенный пунктиром рис. 2). Это видно из рекомендаций Министерства образования и науки: «Понятие «информация» первоначально вводится безотносительно к технологической среде, но сразу получает подкрепление в практической работе по записи изображения и звука. Вслед за этим идут практические вопросы обработки информации на компьютере, обогащаются представления учащихся о различных видах информационных объектов. При этом понятие информационного объекта используется как обобщающее для различных видов объектов, с которыми приходится иметь дело учащемуся: текстом, звуком, изображением и т.д.» [11, с.5].

Левый блок, выделенный пунктирной линией (рис. 2) никак не называется. Можно предложить для широкого обсуждения название науки, которая занимается интеллектуальной составляющей базовых понятий, «Интеллектика». И сразу возникает вопрос, как называется наука, в которой есть две составляющие ее науки: интеллектика и информатика? По логике понятий она должна называться «информациологией», но это название занято и более того скомпрометировано [12].

В связи с введением новых понятий информации и информационного процесса уточняется определение информатики. Информатика – наука, изучающая информатические процессы и разрабатывающая информатические системы, наука о формализации задач из любых предметных областей, разработке алгоритмов для их решения и методов решения этих задач с использованием компьютеров и компьютерных сетей.

На рис.3 представлена схема, на которой условно показано место информатики среди других наук и видов деятельности и их взаимосвязь.

Информатику, как и ее прародительницу, математику, можно рассматривать с точки зрения внутреннего развития, или ее влияния на внешний мир. Если математика, для специалиста не математика является языком или средством описания предметной области, то информатику можно рассматривать как инструмент, который используется всеми науками, всеми сферами деятельности для совершенствования своей деятельности. В грубом приближении, можно сказать: Если математика – это язык наук, то информатика – это инструмент наук и всех видов деятельности.

Это не мешает информатике, точно так же, как математике, развиваться внутри себя, как самодостаточной науки.

Литература:

  1. Кушнеренко А.Г., Лебедев Г.В. 12 лекций о том, для чего нужен школьный курс информатики и как его преподавать / Методическое пособие / А.Г. Кушнеренко – М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2000. – 464 с.
  2. Христочевский С.А., Вихрев В.В., Федосеев А.А., Филинов Е.Н., "Информационные технологии". Учебное пособие. / Под общей редакцией С.А. Христочевского – М.: "АРКТИ", 2001. – с.200.
  3. Бешенков С.А., Ракитина Е.А. Моделирование и формализация. Методическое пособие / – М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2002. – 336 с.
  4. Кузнецов Н. А. Информационное взаимодействие в технических и живых системах // Информационные процессы, Том 1, № 1, 2001, с.1 – 9. http://www.jip.ru/2001/1-1-2201.htm.
  5. Колин К. К. Природа информации и философские основы информатики // Открытое образование № 2, 2005. с. 43 – 51.
  6. Шеннон К. Работы по теории информации и кибернетике: Пер. с англ. / К. Шеннон – М.: Иностранная литература, 1963. – 830 с.
  7. Математический энциклопедический словарь – М.: Советская энциклопедия, 1988. – 847 с.
  8. ГОСТ 7.0-99. Система стандартов по информации, библиотечному и издательскому делу. Информационно-библиотечная деятельность, библиография. Термины и определения – М.: Изд-во стандартов, 1999. – 24 с.
  9. Мамардашвили М.К. Как я понимаю философию. М: Издательская группа «Прогресс», «Культура», 1992г. – 416 с., «Мысль в культуре» с. 143 – 154.
  10. Фридланд А.Я. Информатика: процессы, системы, ресурсы. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2003. – 232 с.
  11. Методическое письмо: «О преподавании учебного предмета «Информатика и ИКТ» и информационных технологий в рамках других предметов в условиях введения федерального компонента государственного стандарта общего образования» // Информатика № 32, 2004. – с.2 – 9.
  12. Кругляков Э.П. Лженаука. Чем она угрожает науке и обществу? [Электронный ресурс] // Доклад на Президиуме РАН 27.05.03. http://www.humanism.al.ru/